测量小灯泡的电功率 教案 (教师版).doc

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学生姓名 [] 学科 [物理] 教师姓名 [程小可] 课时 [第次课] 授课日期 [2012.04.]
知识框架：
R′

V
A

R
①原理：P=UI
②电路图：
③选择和连接实物时须注意：
电源：其电压高于灯泡的额定电压
滑动变阻器：接入电路时要变阻，且调到最大值。根据能否调到灯泡的额定电压选择滑动变阻器。
电压表： 并联在灯泡的两端“+”接线柱流入，“－”接线柱流出。
根据：额定电压选择电压表量程。

电流表：串联在电路里““+”接线柱流入，“－”接线柱流出。
根据：I额=P额/U额 或I额=U额/R 选择量程。
④灯泡的亮度由____________决定。
⑤测量家用电器的电功率。器材：电能表、秒表，原理：P=W／t
题型体系：
题型一、实验中的故障分析
连接电路时，开关未断开；滑动变阻器未以最大阻值接入电路；电表连接方式错误（电压表并联、电流表串联）；电表量程选择错误；电表测量对象错误；滑动变阻器连接错误；用电器短路；用电器断路
［例1］如图所示是测定小灯泡电功率的电路图。电路连接正确后闭合开关，发现灯不亮，电流表指针稍有偏转，电压表指针几乎不动。产生这一现象的原因可能是（ ）

A.滑动变阻器短路 B.滑动变阻器连入电阻值过大 C.灯泡断路 D.灯丝电阻值过大
“灯不亮”说明电路断路或电流过小；“电流表指针稍有偏转”说明电路是通路，但是电流较小；“电压表指针几乎不动”说明灯泡两端的电压很小，或电路电流很小；造成电流很小的原因是滑动变阻器连入电阻值过大。
［例2］小明在用电流表和电压表测量额定电压为2.5V小灯泡电功率的实验中，，所用仪表完好，按照电路图连好电路后，在实验过程中分别出现了下列情况，请你帮他找出各自故障的原因。

（1）连接好电路，闭合开关后，看到电流表指针如下图所示偏转，原因是_____ 。

（2）将最后一根导线刚连好，马上看到灯泡发光，原因是：_________ ___。
（3）闭合开关后发现灯泡不亮，你认为电路故障原因不可能是（ ）
Ａ．灯泡没有旋进灯座 Ｂ．开关接触不良 Ｃ．灯泡的灯丝断了 Ｄ．电流表被短路
（4）连接好电路，闭合开关后，发现小灯泡不亮，而电压表有示数，电流表示数为零，产生这一现象的原因是_____________________________。（写出一条即可）。
（5）连完电路并闭合开关后，发现小灯泡不亮，电压表示数为零，电流表有示数，产生这一现象的原因是_________________________________。
（6）接好电路后，闭合开关发现小灯泡特别亮，其原因是 。
（7）当闭合开关时，小灯泡较暗，滑动变阻器滑片移动时不能改变小灯泡的亮暗程度，其原因是： 。
（8）若在实验中电流表、电压表都正常工作而且都有示数，灯泡能发光，滑动变阻器也能正常工作，但无论怎样调节滑动变阻器，电压表的示数都低于2.5V，则原因可能是（只写出一条即可）； 。
（1）电流表的“＋”“－”接线柱接反了。（2）连接电路时，开关未断开。（3）D（4）小灯泡处发生断路；电压表串联在电路中，电流表并联在小灯泡两端（5）小灯泡处发生短路（6）滑动变阻器未以最大阻值接入电路（7）滑动变阻器接了下面两个接线柱，滑动变阻器相当于一个定值电阻（8）电源老化（或电源电压不够）
题型二、实验题
［例1］小雷想知道小灯的亮暗程度与什么因素有关。于是找来额定电流均小于0.6 A，额定电压是2.5V的灯L1和额定电压是3.8V的灯L2，先后接在电源电压恒为6V的电路中，按照如左图所示的电路开始探究。

（1）请你用笔画线代替导线，根据左图所示的电路图，将右图所示实物图连接完整。
（2）若小雷连接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度。原因是他把滑动变阻器的_______、_______．(选填“AB”或“CD”)接线柱接入了电路。
（3）小雷排除故障后，继续进行实验：
①闭合开关，滑片P向_______(选填“A”或“B”)端移动，使灯L1发光，测出灯L1的相关物理量，记录和计算结果如下表：
次数
电压／V

实际功率／W
电阻Ω
1
1．6
0．20
0．32
8．00
2
2．5
0．24
0．60
10.42
3
2．8
0．26
0．73
10．77
②请将记录数据时遗漏的物理量和单位填入表格的空格处。
（4）小雷注意到灯L1的亮度变化是：第二次比第一次亮，第三次比第二次更亮。结合表中数据得出的结论是小灯泡越亮，它的实际功率越________。
（5）用L2替换L1重复上面的实验时，需要改变_______表的量程，发现灯L2的亮度变化规律与灯L1相似。
（6）小雷在实验结束后与同学们讨论：
①有同学认为“用上表中灯L1的3次电阻的平均值代表它的电阻更准确。”这种说法错误的原因是小雷忽略了__________对小灯电阻的影响。
②有同学认为“把灯L1换成定值电阻，该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系。”你认为这种说法___________（选填“正确”或“错误”）。
（1）如下图所示（2）A、B （3）①A ②电流/A （4）大[ （5）电压（6）温度；正确

解析：本题考查对灯泡亮暗程度的理解，实际上是灯泡功率的测量。（1）连接实物图时，一定要注意各用电器、电表位置，以及电表量程的选择。（2）从本题中可以看出，接电路后闭合开关，灯L1几乎不发光，移动滑片P也不能改变灯的亮度，此时灯L1几乎不发光的原因是他把滑动变阻器的AB接线柱接入了电路，使得电路的电流太小，灯泡才几乎不亮的。（3）要使小灯变量，即使流过灯泡的电流增大，此时滑片P向A断移动，且表格中为“电流/A”（4）从表格可知，灯泡的亮暗由其实际功率决定。（5）用L2替换L1重复上面的实验时，我们知道额定电压是2.5V的灯L1和额定电压是3.8V的灯L2，此时电压表的量程要改为0-15V的量程，即换大量程。（6）灯泡电阻与温度有关，所以不能就灯泡电阻求平均值；对于此电路图，把灯L1换成定值电阻，该实验可以用来研究导体中的电流与电压的关系。
［例2］小明设计了如图甲所示的电路图，用来测定额定电压为“2.5伏”的小灯泡的电功率。各元件都完好，电源电压保持不变。

（1）小明将各元件连接成如图乙所示的电路，请指出其中的错误：__________________。
（2）电路调整正确后，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当观察到__________时，表明小灯泡正常发光，并记录电流表的示数。
（3）为了进一步探究小灯泡的亮度与实际电功率的关系，小明继续调节滑动变阻器的滑片，并记录数据如下表所示，发现第2次实验小灯泡最亮，此时小灯泡的实际电功率为_______瓦。
实验次数
1
2
3
电压表示数/伏
2.5
2.8
2.0
电流表示数/安
0.32
0.35
0.27

（1）电流表没有与小灯泡串联，电压表没有与小灯泡并联。（2）电压表测量小灯泡两端的电压，所以当电压表示数为2.5伏，表明小灯泡正常发光。（3）P=UI=2.8伏×0.35安=0.98瓦。
［例3］在“测定小灯泡额定功率”的实验中，
(1)小华按照电路图进行连接，当他刚把最后一根导线连接好，小灯泡就立刻发光了。出现这种现象，是由于在连接电路前________。除此之外，连接电路还要注意两点：一是连接电路前要使变阻器置于最大阻值处，二是闭合开关前要先进行________。变阻器置于最大阻值处的作用是____________。
(2)小华按规范要求重新连接好电路(如图所示)，闭合开关后，发现小灯泡不亮。他利用电压表判断故障(假设故障只有一处)，保持电压表接d点的一端不动，另一端分别接a、b、c三点。分别接a、b两点时电压表均无示数，接c点时电压表有示数，故障原因是____________________。
(3)排除故障，电路恢复正常后，滑片P向左滑动的过程中，小灯泡的功率________(选填“变大”、“变小”或“不变”)，小灯泡的亮度________ (选填“变亮”、“变暗”或“不变”)。

（1）把最后一根导线连接好，小灯泡就立刻发光了，说明接通最后一根导线后，电路是通路，开关是闭合的。连接电路还要注意两点：一是连接电路前要使变阻器置于最大阻值处，以防止电路中电流过大损坏电路元件；二是闭合开关前要先进行试触。（2）电压表另一端分别接a、b两点时电压表均无示数，说明故障可能是灯泡短路或者b点到电源正极间断路或d点到电源负极间断路；再接c点时电压表有示数，说明灯泡没有短路，d点到电源负极间也没有断路，所以故障是b点到电源正极间断路，即开关接触不良。（3）当滑片P向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的阻值减小，电路总电阻减小，电流变大，小灯泡的功率也变大，亮度变亮。
［例4］在测量额定电压为2.5V的小灯泡电功率的实验中，电路已部分连接，如图甲所示，
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲中的电压表接在灯泡两端．
（2）正确接入电压表后闭合开关，发现灯泡不亮，电流表无示数，电压表示数等于电源电压，其故障可能是 __ ．
（3）排除故障后，移动滑片P到某一位置时，电压表示数如图乙所示，若要测量小灯泡的额定功率，应将滑片P向 （选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数为 V．
（4）移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图丙所示的I－U图像，根据图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是 __ W。

（1）如图所示 （2）灯丝断路（或灯泡与灯座接触不良）（3）B；2.5 （4）0.75

（1）灯泡的额定电压为2.5V，电压表要选择0～3V量程，电压表并联在灯泡两端，电流从正接线柱流入，从负接线柱流出，（2）灯泡不亮，电流表无示数，电路断路，灯丝断路时，电压表串联在电路中，电压表测量电源电压，电压表示数等于电源电压（3）电压表使用0～3V量程，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压为2.2V．要使灯泡正常工作，灯泡两端电压从2.2V增大到2.5V，电路电流要增大，总电阻要减小，滑动变阻器的电阻要减小，滑片向B端移动，使电压表的示数为2.5V．（4）从图象得知，灯泡在2.5V下的电流为0.3A，P=UI=2.5V×0.3A=0.75W．
［例5］图甲是某同学做“测量小灯泡的电功率”的实验电路图，所用的小灯泡标有“2.5V”字样．

（1）连接电路时，开关应处于 状态，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应处于 端（选填“a”或“b”）；
（2）电路连接完整后，闭合开关，当向左移动变阻器的滑片P时，电压表的示数将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；
（3）该同学移动滑片P，记下多组对应的电压表和电流表的示数，并绘制成图乙所示的I－U图象，根据图象信息，可计算出小灯泡的额定功率是 W．
（4）若连接实验电路正确，闭合开关，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡均不亮，电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压，电路中出现故障的原因可能是 ．
（1）连接电路时，开关应处于断开状态；闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应处于接入的阻值最大的位置，即b端。（2）滑片P向左移动时，变阻器接入的电阻变小，电路的总电阻也变小，电流变大，灯泡两端的电压变大，所以电压表示数变大。（3）根据小灯泡的I－U图象，当小灯泡两端的电压达到额定电压U额=2.5V时，额定电流为I额=0.2A，所以小灯泡的额定功率是P额=U额I额=2.5V×0.2A=0.5W。（4）电路连接正确，闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，小灯泡均不亮，电流表无示数，说明电路断路；电压表有示数且接近于电源电压，说明电压表的两个接线柱与电源两极间无断路，故障只有是小灯泡断路或开路或小灯泡灯丝断了或小灯泡灯座接触不良或小灯泡接线柱接触不良）。
［例6］用如图所示的器材做“测量小灯泡的电功率”的实验，小灯泡上标有“2.5V”的字样。

（1）请根据实验目的，用笔画线代替导线，将图（甲）所示的实物连接成实验电路（2分）。
（2）小刘正确连接电路并检查无误后，闭合开关，发现灯泡不亮，立刻要求老师更换灯泡。小刘的做法是欠妥的，正确的做法应该是 （1分）。
（3）解决了上述问题后，小刘发现灯泡发光了。如果要使灯泡正常发光，小刘应该
（1分）。
（4）小灯泡正常发光时，电流表的读数如图（乙）所示，则灯泡的额定功率为 W（1分）。
（5）若电源电压为6V，实验室提供的滑动变阻器有“10Ω 1.5A”和“20Ω 1A”两种规格，则本实验中应选用规格为 （1分）的滑动变阻器。

（1）滑动变阻器采用“一上一下”接法；电压表要与灯泡并联，量程选择3V，电流表要和灯泡串联，量程选择0.6A，并且都是“+”入“—”。（2）灯泡不亮的原因有多种，可能是电路断路，如灯泡的灯丝断了，还可能是流过灯泡的电流过小，比如滑动变阻器接入的阻值过大等，所以小刘的做法是欠妥的，正确的做法应该是调节滑动变阻器或检查灯泡是否烧坏等。（3）解决了上述问题后，小刘发现灯泡发光了。如果要使灯泡正常发光，小刘应该调节滑动变阻器，使小灯泡两端电压（电压表示数）为2.5 V（4）电流表量程为0.6A，每个小格代表0.02A，其读数为0.32A，即小灯泡的额定电流为I额=0.32A，所以其额定功率为P额=U额I额=0.8W。（5）小灯泡正常工作时的电流为0.32A，电压为2.5V，所以滑动变阻器两端电压为3.5V，其接入电路的电阻大约为3.5V/0.32A=10.9Ω，所以本实验中应选用规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器。
题型三、影响因素分析
［例1］下列判断中正确的是
A.根据P=I2R可知，电阻越大，电功率也越大 B.根据P=可知，电流做功越多，电功率越大
C.根据P=UI可知，同一导体两端的电压越小，电功率也越小
D.根据P=可知，电阻越大，电功率反而越小
［例2］两个定值电阻R1和R2，阻值分别为10 Ω和20 Ω，允许通过的电流分别为1 A和0.5 A，将它们串联在电路中，下列说法中正确的是
A.加在它们两端的电压最大值为20 V B.通过电路的电流最大值为1 A
C.通过电路的电流最大值为0.5 A D.他们的总功率最大值是15 W
题型四、求电功率
［例1］如图所示，L是“12 V 6 W”的灯泡，R是一个滑动变阻器，A、B间的电压U为18 V。当滑动变阻器的滑片P移至c处时，灯L正好正常发光。试求：（1）滑动变阻器接入电路的电阻值；（2）滑动变阻器上消耗的电功率。

［例2］如图所示电路中，小灯泡上标有“8 V 3.2 W”字样，滑动变阻器的最大阻值为40 Ω，R1的阻值为18 Ω。求：（1）小灯泡L的电阻；（2）S、S1、S2均闭合时，电压表的示数为9 V，求电源电压及电阻R1上消耗的电功率；（3）断开S1、S2，闭合S，若接入电路中的电压表的量程改为0~3 V，电流表的量程为0~0.6 A，为了保证两表和小灯泡都能安全使用，滑动变阻器的阻值变化范围为多少？

［例3］电器修理工人使用的电烙铁，通电后如果较长时间不用，烙铁头由于温度过高发生氧化，焊锡就会不容易附着在上面，影响焊接质量。某工人师傅将电烙铁的电路改装后如图3—3所示，当他焊接时，闭合开关，电烙铁正常工作；当他不焊接时断开开关，使灯泡与电烙铁形成串联。如果电烙铁上标有“220 V 100 W”字样，灯泡的电阻是242 Ω，当开关断开时电烙铁消耗的功率是多少？（设电烙铁、灯泡的电阻不变）

题型五、亮度问题
［例1］某同学有三只电灯泡，上面分别标有“220 V 60 W”“110 V 60 W”“36 V 60 W”的字样，如果该同学将这三只灯泡分别接到各自额定电压的电路中。下面的说法中正确的是
A.因为三只灯泡的电功率相同，所以三只灯泡亮度一样 B.“220 V 60 W”的灯泡电压最高，所以最亮
C.“36 V 60 W”的灯泡电流最大，所以最亮 D.各个灯泡接入电路的电压不同，无法比较它们的亮度
题型六、电压表和定值电阻替代法测量小灯泡的额定功率
［例1］现有电压表、滑动变阻器、已知阻值的电阻R0、额定电压为2.5V的待测小灯泡、电池组、开关各一个、导线若干，利用以上器材测定该小灯泡的额定功率。要求：在方框内画出实验电路图
（1） 写出实验的步骤：
（2） 写出测定小灯泡的额定功率的表达式：
（1）如下图所示

（2）实验步骤：a:根据电路图连接电路，电压表并联在小灯泡的两端；b:闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2.5V；c:滑片不动，再将电压表并联在R0两端，闭合开关记下电压表的示数U2（3）小灯泡的额定功率为P＝UI=2.5V U2/ R0
题型七、电流表和定值电阻替代法测量小灯泡的额定功率
［例1］现有电流表、滑动变阻器、已知阻值的电阻R0、额定电压为2.5V的待测小灯泡、电池组、开关各一个、导线若干，利用以上器材测定该小灯泡的额定功率。要求
（1） 在方框内画出实验电路图
（2）写出实验的步骤： 。
（3）写出测定小灯泡的额定功率的表达式： 。
（1） 如下图所示

（2） 实验步骤：a:根据电路图连接电路，先将电流表与电阻R0串联；b:闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表的示数I0和R0的乘积为2.5V；c:滑片不动，再将电流表与小灯泡串联，闭合开关记下电流表的示数I 小灯泡的额定功率为P＝UI=2.5V· I
题型八、伏安法的转换法测小灯泡的额定功率
［例1］在用电流表、电压表测小灯泡功率的实验时，灯泡上标有“3.4V” 字样。小红设计了实验电路图，如图甲所示，并连接了部分实验电路，如图乙所示。

（1）请帮助小红完成实验电路的连接。
（2）假若电压表15V量程损坏，3V量程能正常使用，电源电压为6V且稳定不变，仍利用现有的器材完成实验，你认为如何操作___________________ 。
（2）将电压表接在滑动变阻器两端，调节滑片，当电压表的示数为2.6V时，就表明灯泡正常工作了，记下电流表的示数。
题型九、通过测量小灯泡正常发光时的电流来测量小灯泡的额定功率
［例1］萧宏同学设计了一种实验方案测量额定电压为3.8V小灯泡的额定功率（其中电源电压未知，电阻R的阻值已知）。

方案为：（1）电路图如上图所示，将开关S拨到位置1，移动滑片P至任一位置，读出电流表的示数I1。
（2）将开关S拨到位置2，滑片位置不动，读出电流表的示数I2。
（3）现算出灯泡的电阻RL= （请你用所测的物理量表示），再根据P0=U02/RL，计算出小灯泡的额定功率。他按此方案测量，发现实验结果与真实值相差较大，原因是 。
仔细分析后，他认为要准确测出灯泡的额定功率，只需将上述步骤（1）改为
。
（1）I1R/（I2－I1）（2）灯丝电阻随温度而变，测出的R值不是正常工作状态下的电阻。
（3）开关S拨到位置1，移动滑片，直至电流表示数为3.8V/R。

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